DE102015103670A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleich einer Unwucht eines Rotors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleich einer Unwucht eines Rotors Download PDF

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Abstract

Eine Ausgleichsvorrichtung (10) zum Ausgleichen einer Unwucht eines Rotors (1) weist eine Aufnahme mit Halteelementen (11, 12) zur drehbaren Lagerung des Rotors (1) um eine Rotationsachse auf. Mit einem Sensor (15) kann eine rotorfeste Winkelbezugsmarke zur Positionsbestimmung eines Ausgleichsorts des Rotors (1) erfasst werden, wo der Unwuchtausgleich mit einem Ausgleichswerkzeug (16) erfolgt. Die Ausgleichsvorrichtung (10) umfasst ferner eine in einem Grundabstand von dem Rotor (1) angeordnete Abstandsmesseinrichtung (14), die dazu ausgebildet ist, einen Exzentrizitätsvektor einer Rotationsfläche (9) des Rotors, die den Ausgleichsort enthält oder ihm benachbart ist, in Bezug auf die Rotationsachse zu messen. Mittels des Exzentrizitätsvektors kann ein effektiver Ausgleichsradius berechnet werden, der für die Berechnung der Ausgleichsmasse herangezogen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich einer Unwucht eines Rotors und eine Ausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen einer Unwucht eines Rotors mit einer Aufnahme zur drehbaren Lagerung des Rotors um eine Rotationsachse, einem Sensor zur Erfassung einer eine Drehwinkelstellung des Rotors kennzeichnenden Markierung und einem zu einem Abtragen von Material von dem Rotor fähigen, steuerbaren Ausgleichswerkzeug.
  • Abgasgetriebene Turbolader können im Betrieb hohe Drehzahlen erreichen, so dass hohe Anforderungen an die Werkstoffe und die Fertigung des Turboladers gestellt werden. Zudem muss sichergestellt werden, dass der Turbolader genau ausgewuchtet ist, um starke Vibrationen zu vermeiden und eine volle Funktionsfähigkeit sicherzustellen.
  • In der Regel werden rotierende Einzelteile von Turboladern, wie Turbinenrad und Verdichterrad, vor der Montage der aus diesen, sowie Lagergehäuse, Welle umfassenden Rumpfgruppe separat ausgewuchtet. Bei der Montage zur Rumpfgruppe können jedoch Unwuchteinflüsse durch Verbindungsmittel oder sonstige Bauteile auftreten. Diese Unwuchteinflüsse liegen vorrangig auf der Seite des Verdichterrades, weshalb das Auswuchten des Rotors der Turbolader-Rumpfgruppe häufig als Ein- oder Zweiebenenauswuchtung am Verdichterrad ausgeführt wird.
  • Die Unwucht der Rotoren von Turboladern, bzw. Turbolader-Rumpfgruppen werden üblicherweise einem Auswuchten unter Betriebsbedingungen unterzogen. Eine Anlage zum Auswuchten einer Turbolader-Rumpfgruppen ist aus der DE 10 2008 025 906 A1 bekannt. Hierbei wird die Unwucht der Turbolader-Rumpfgruppe in einer Messstation bestimmt, indem die Rumpfgruppe in der Messstation aufgenommen wird und während der Rotor der Rumpfgruppe mit einer im Wesentlichen normalen Arbeitsgeschwindigkeit dreht, die durch die Unwucht erzeugten Schwingungen gemessen werden. Aus den Schwingungen wird die auszugleichende Unwucht für einen bestimmten Ausgleichsort an der Oberfläche des Rotors berechnet. Danach kann der Ausgleich der Unwucht durch Entfernen einer die Unwucht ausgleichenden Masse an Material von dem Rotor am Ausgleichsort stattfinden. Der Unwuchtausgleich kann in der Messstation oder in einer Ausgleichsstation erfolgen, in die die Rumpfgruppe gefördert wird.
  • Der Berechnung der Masse an Material, die zum Ausgleich einer Unwucht an einem bestimmten Ausgleichsort von der Oberfläche des Rotors abzutragen ist, liegt der nominale Ausgleichsradius zugrunde, das ist der Radius, den die Rotoroberfläche am Ausgleichsort in Bezug auf die Rotationsachse hat. Der Ausgleichsort wird für den Ausgleich durch einen auf eine Markierung des Rotors bezogenen Ausgleichswinkel bestimmt. In der Ausgleichsstation wird das Ausgleichswerkzeug bis zur Berührung der Rotorfläche an den Ausgleichsort heranbewegt und dringt dann gesteuert unter Entfernen von Rotormaterial so tief in die Oberfläche ein, dass die entfernte Materialmasse dem berechneten Wert entspricht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei diesem Verfahren Fehler in der Genauigkeit des Unwuchtausgleichs auftreten können. So können Fertigungsfehler in der Lage der Rotorfläche für den Unwuchtausgleich, Wellenschlag und Zentrierfehler zu Abweichungen im Ausgleichsradius, d.h. dem Radius der von dem Rotor entfernten Ausgleichsmasse, vom nominalen Ausgleichsradius und damit zu Ausgleichsfehlern führen. Besonders signifikant können solche Fehler bei kleinen Ausgleichsradien sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit des Unwuchtausgleichs durch Abtragen von Material von der Oberfläche eines auszuwuchtenden Rotors zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Ausgleich einer Unwucht eines Rotors mit den in Anspruch 1 angegebenen Schritten gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgleichsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 9 und in den nachfolgenden Unteransprüchen angegeben.
  • Das Verfahren nach der Erfindung umfasst die Schritte:
    • a) Um eine Rotationsachse drehbares Aufnehmen des Rotors in einer Unwuchtmessvorrichtung, Bestimmung der Unwucht des Rotors in der Unwuchtmessvorrichtung und Berechnen eines Nominalwerts einer für den Unwuchtausgleich von einem durch einen Ausgleichswinkel und einen nominalen Ausgleichsradius definierten Ausgleichsort des Rotors zu entfernende Ausgleichsmasse;
    • b) um die Rotationsachse drehbare Aufnahme des Rotors in einer Ausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen der Unwucht;
    • c) Drehen des Rotors in der Ausgleichsvorrichtung und Messen eines Exzentrizitätsvektors einer Rotationsfläche des Rotors, die den Ausgleichsort enthält oder ihm benachbart ist, in Bezug auf die Rotationsachse;
    • d) Berechnen eines effektiven Ausgleichsradius des Ausgleichsorts aus dem Ausgleichswinkel, dem nominalen Ausgleichsradius und dem Exzentrizitätsvektor;
    • e) Berechnen eines Korrekturwertes für die am Ausgleichsort zu entfernende Ausgleichsmasse aus dem Verhältnis von nominalem Ausgleichsradius zu effektivem Ausgleichsradius und dem Nominalwert der Ausgleichsmasse;
    • f) Entfernen von Ausgleichsmasse entsprechend dem Korrekturwert durch Abtragen von Material am Ausgleichsort des Rotors.
  • Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Verringerung von Ausgleichsfehlern und damit zu einer Erhöhung der Genauigkeit des Unwuchtausgleichs führt. Dadurch, dass mit dem Verfahren der effektive, d.h. der real vorliegende und gegebenenfalls von dem nominalen Ausgleichsradius abweichende Ausgleichsradius bestimmt wird, kann eine Verschlechterung des Ausgleichs durch eine vorhandene Abweichung des Ausgleichsradius vom berechneten Nominalwert vermieden und eine Korrektur der zu entfernenden Ausgleichsmasse vorgenommen werden. Die Genauigkeit des Unwuchtausgleichs kann auf diese Weise erhöht werden. Insbesondere bei kleinen Durchmessern der Ausgleichsfläche ist die Verbesserung der Ausgleichsgenauigkeit sehr erheblich.
  • Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der bei der Berechnung der Ausgleichsmasse zum Ausgleich der in der Unwuchtmessstation gemessenen Unwucht zugrunde gelegte nominale Ausgleichsradius von dem tatsächlich am Ausgleichsort vorliegenden Ausgleichsradius dadurch abweichen kann, dass die Achse der für den Unwuchtausgleich bestimmten Rotationsfläche des Rotors eine exzentrische Lage zur Rotationsachse des Rotors hat. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn die Rotationsfläche einer Wellenmutter des Rotors für den Materialabtrag vorgesehen ist und die Zentrierung der Wellenmutter auf dem Außengewinde des Rotors unzureichend oder fehlerhaft ist. Ist die für den Ausgleich bestimmte Rotationsfläche der Wellenmutter exzentrisch zur Rotationsachse des Rotors, so kann dies je nach Exzentrizität und Winkellage des Ausgleichsorts zu einer mehr oder weniger starken Vergrößerung oder Verkleinerung des effektiven Ausgleichsradius im Vergleich zu dem der Berechnung zugrunde liegenden nominalen Ausgleichsradius führen.
  • Nach der Erfindung wird die Exzentrizität der Rotationsfläche, auf der der Ausgleichsort liegt oder die ihm benachbart ist, in Bezug auf die Rotationsachse gemessen und ein Exzentrizitätsvektor bestimmt. Mit Hilfe des Exzentrizitätsvektors, der durch den Ausgleichswinkel bestimmten Lage des Ausgleichsorts und des nominalen Ausgleichsradius kann dann ein effektiver Ausgleichsradius und daraus ein Korrekturwert für die zu entfernende Ausgleichsmasse berechnet werden. Auf diese Weise ist eine exaktere Berechnung der Ausgleichsmasse und Eine Reduzierung von Ausgleichsfehlern möglich. Dies macht sich insbesondere bei kleinen Ausgleichsdurchmessern bemerkbar. Der effektive Ausgleichsradius kann im Vergleich zu dem nominalen Ausgleichsradius verkleinert oder vergrößert sein.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ist einfach durchführbar und bedarf keiner besonderen Kalibrierung der Ausgleichsvorrichtung. Die für die Korrekturrechnung benötigten Größen werden bis auf den zu messenden Exzentrizitätsvektor von der Unwuchtmessvorrichtung an die Ausgleichsvorrichtung übermittelt, so dass nach Messung des Exzentrizitätsvektors mittels vorgegebenem Rechenprogramm zugleich der Korrekturwert für die Ausgleichsmasse berechnet und zur Steuerung des Ausgleichswerkzeugs angewendet werden kann.
  • Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Exzentrizität der Rotationsfläche auf einfache Weise berührungslos mittels einer Abstandsmesseinrichtung gemessen werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Rotor in der Ausgleichsvorrichtung an entgegengesetzten Enden von Halteelementen aufgenommen wird, die in Zentrierbohrungen des Rotors eingreifende Zentrierspitzen aufweisen. Auf diese Weise wird eine zentriergenaue und stabile Aufnahme des Rotors in der Ausgleichsvorrichtung ermöglicht, die auch den Rotor wirksam gegen die beim Unwuchtausgleich auftretenden Belastungen abstützen kann. Die Halteelemente sind drehbar, so dass der Rotor in der Ausgleichsvorrichtung zur Einstellung der Ausgleichsposition und zur Messung der Exzentrizität gedreht werden kann. Vorzugsweise kann der Rotor hierzu mittels eines steuerbaren Antriebs automatisch in eine beliebige Drehwinkelstellung gedreht werden.
  • Das Verfahren nach der Erfindung sieht weiterhin vor, dass vor dem Unwuchtausgleich die Lage der Oberfläche des Ausgleichsorts in Bezug auf das Ausgleichswerkzeug ermittelt wird und die ermittelte Lage als Nullpunkt für die Materialentnahme bestimmt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die auf den Nullpunkt bezogene automatische Steuerung der Eindringtiefe des Ausgleichswerkzeugs mit großer Genauigkeit die berechnete Eindringtiefe erreicht, so dass auch mit entsprechender Genauigkeit die für den Ausgleich berechnete Ausgleichsmasse entfernt wird.
  • Eine vorteilhafte Möglichkeit zur Bestimmung des Nullpunkts kann darin bestehen, die Lage der Oberfläche des Ausgleichsorts vor dem Unwuchtausgleich mit Hilfe des Ausgleichswerkzeugs zu ertasten. Das Ausgleichswerkzeug wird hierbei vor dem Beginn der Materialentnahme an die Ausgleichsfläche herangefahren, wobei mittels eines Sensors der Abstand zwischen Ausgleichswerkzeug und der Oberfläche des Ausgleichsorts bestimmt wird. Der Sensor kann Bestandteil des Ausgleichswerkzeugs sein. Sobald das Ausgleichswerkzeug in einem definierten Abstand zu der Ausgleichsfläche angeordnet ist und so der Nullpunkt für die Materialentnahme feststeht, kann die als Ausgleichsmasse berechnete Materialmenge entnommen werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen einer Unwucht eines Rotors umfasst nach der Erfindung eine Aufnahme zur drehbaren Lagerung des Rotors um eine Rotationsachse, einen Sensor zur Erfassung einer eine Drehwinkelstellung des Rotors kennzeichnenden, rotorfesten Markierung, ein zu einem Abtragen von Material von dem Rotors ausgebildetes, steuerbares Ausgleichswerkzeug, eine Messeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Exzentrizitätsvektor einer Rotationsfläche des Rotors, die den Ausgleichsort enthält oder ihm benachbart ist, in Bezug auf die Rotationsachse zu messen, und eine Einrichtung zum Rechnen eines aus der Exzentrizität der Rotationsfläche resultierenden, effektiven Ausgleichsradius des Ausgleichsorts und eines Korrekturwertes für die am Ausgleichsort zu entfernende Ausgleichsmasse.
  • Die Unwuchtausgleichsvorrichtung kann als Bestandteil einer Unwuchtausgleichsstation Teil einer Anlage zur Messung und zum Ausgleich einer Unwucht sein.
  • Als Messeinrichtung zur Ermittlung des Exzentrizitätsvektors einer Rotationsfläche des Rotors kann die Ausgleichsvorrichtung nach der Erfindung eine in einem Grundabstand von der Rotationsfläche angeordnete, berührungslos messende Abstandsmesseinrichtung aufweisen. Als Sensor zur Erfassung einer Drehwinkelstellung des Rotors kann vorteilhaft ein Magnetfeldsensor verwendet werden. Andere Verfahren zur Drehwinkelmessung, wie Abtasten der Flügel des Verdichterrads mittels eines Abtast- oder Wirbelstromsensors, oder das Erfassen einer optischen Marke kommen ebenfalls dafür in Betracht.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahme der Ausgleichsvorrichtung mit Zentrierspitzen versehene, drehbare Halteelemente aufweist, die eine zentriergenaue und stabile Lagerung und Abstützung des Rotors ermöglichen. Durch einen steuerbaren Antrieb kann der Rotor in der Ausgleichsvorrichtung um wenigstens 360° in beliebige Drehwinkelstellungen drehbar sein. Das Ausgleichswerkzeug kann mit eine Bohr-, Fräs- oder Schleifvorrichtung versehen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen einer Unwucht und
  • 2 einen Querschnitt durch einen für den Unwuchtausgleich bestimmten Rotorabschnitt mit zur Rotationsachse exzentrischer Rotationsfläche.
  • In 1 ist eine Ausgleichsvorrichtung 10 zum Ausgleichen einer zuvor gemessenen Unwucht eines Rotors 1 schematisch gezeigt. Die dargestellte Ausgleichsvorrichtung ist Bestandteil einer Anlage, die eine Unwuchtmessstation und eine Unwuchtausgleichsstation umfasst und zum automatischen Auswuchten von Rotoren von Turbolader-Rumpfgruppen eingerichtet ist. Als Turbolader-Rumpfgruppe wird ein zentraler Bestandteil eines Turboladers bezeichnet, der ein Rumpfgruppengehäuse 2 und einen ein Turbinenrad 3, ein Verdichterrad 4 und eine Rotorwelle 5 umfassenden Rotor 1 einschließt. Der Rotor 1 ist in dem Rumpfgruppengehäuse 2 drehbar gelagert und das Turbinenrad 3 und das Verdichterrad 4 sind auf entgegengesetzten Seiten des Rumpfgruppengehäuses 2 angeordnet mittels der Rotorwelle 5 drehfest miteinander verbunden.
  • Zur Montage der Rumpfgruppe ist üblicherweise das Verdichterrad 4 lösbar mit der Rotorwelle 5 verbunden und es ist durch eine auf ein Wellenende 7 der Rotorwelle 5 aufgeschraubte Wellenmutter 8 auf der Rotorwelle 4 befestigt. Nach der Montage bilden das Turbinenrad 3, das Verdichterrad 4, die Rotorwelle 5 und die Wellenmutter 8 miteinander den Rotor 1, der in dem Rumpfgruppengehäuse 2 gelagert ist.
  • Um nach der Montage einer Turbolader-Rumpfgruppe eine vorhandene Unwucht des Rotors 1 feststellen und ausgleichen zu können, wird die Rumpfgruppe zunächst in einer Unwuchtmessstation aufgenommen und dort die Größe einer vorhandenen Unwucht unter betriebsähnlichen Bedingungen gemessen. Aus den gewonnenen Messergebnissen wird in der Unwuchtmessstation eine Ausgleichsmasse berechnet, die zum Ausgleichen der gemessenen Unwucht von einem Ausgleichsort des Rotors 1 entfernt werden muss. Für die Größe der Ausgleichsmasse ist der Radius der Rotationsfläche des Rotors 1 bestimmend, auf der der Ausgleichsort liegt. Dieser Radius ist durch die nominalen Abmessungen des Rotors 1 am für den Ausgleich gewählten Ausgleichsort vorgegeben und geht als nominaler Ausgleichradius rn in die Berechnung der Ausgleichsmasse durch die Unwuchtmessstation ein.
  • Desweiteren wird in der Unwuchtmessstation ein Ausgleichswinkel φ bestimmt, nämlich der Winkel, der die Lage des Ausgleichsorts zu einer Winkelbezugsmarke bestimmt, die an dem Rotor in der Unwuchtmessstation angebracht wird.
  • Die Winkelbezugsmarke ist magnetisch erfassbar, sie kann aber auch optisch oder mechanisch erfassbar ausgebildet sein.
  • Die Rumpfgruppe wird anschließend zur in 1 gezeigten Ausgleichsvorrichtung 10 gefördert, wobei dieser auch die in der Unwuchtmessstation ermittelten Daten, wie Ausgleichsmasse, nominaler Ausgleichsradius rn und Ausgleichswinkel φ übermittelt werden.
  • In der Ausgleichsvorrichtung 10 wird die Rotorwelle an ihren entgegengesetzten Enden 6, 7 mittels Halteelementen 11, 12 aufgenommen. Die Halteelemente 11, 12 sind mit Zentrierspitzen versehen, die in Zentrierbohrungen in den Wellenenden 6, 7 eingreifen und dadurch die Rotorwelle 5 exakt zu ihrer Rotationsachse x zentrieren. Die Halteelemente 11, 12 sind in der Ausgleichsstation 10 drehbar gelagert und zumindest eines der Halteelemente 11, 12 wird durch Klemmen drehfest mit dem Rotor 1, beispielsweise mit dem Turbinenrad 3, verbunden.
  • Die Ausgleichsstation weist weiterhin einen steuerbaren Drehantrieb 13 auf, durch den der Rotor über das Halteelement 11 um wenigstens 360° drehbar und in einer beliebigen Drehwinkelstellung festhaltbar ist. Die Halteelemente 11, 12 sind axial verschiebbar in der Ausgleichsvorrichtung 10 angeordnet und können dadurch einfach an verschiedene Rumpfgruppen mit Wellen von verschiedener Länge angepasst werden.
  • Bei dem in 1 gezeigten Beispiel befindet sich der Ausgleichsort A für den Unwuchtausgleich an einer zylindrischen Rotationsfläche 9 der Wellenmutter 8. Um die genaue Lage der Rotationsfläche 9 erfassen zu können, weist die Ausgleichsvorrichtung 10 eine Abstandsmesseinrichtung 14 auf, die in einem radialen Abstand von der Wellenmutter 8 ortsfest angeordnet ist. Die Position der Abstandsmesseinrichtung 14 kann flexibel an den Ausgleichsort angepasst werden, indem sie verschiebbar beziehungsweise einstellbar ausgestaltet ist. Weiterhin weist die Ausgleichsvorrichtung 10 einen Magnetfeldsensor 15 auf, der die rotorfeste magnetische Winkelbezugsmarke erfasst, mit der der Rotor 1 im Bereich der Wellenmutter 8 in der Unwuchtmessstation versehen worden ist. Die Ausgleichsvorrichtung 10 ist weiterhin mit einem Ausgleichswerkzeug 16 zum Entfernen von Material am Ausgleichsort ausgerüstet. Das Ausgleichswerkzeug 16 kann beispielsweise mit einer Fräse, einem Bohrer oder einem Schleifwerkzeug versehen sein.
  • Die Abstandsmesseinrichtung 14 und der Magnetfeldsensor 15 sind über Kabel oder kabellos mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden, die einen mit den erforderlichen Auswerte- und Berechnungsprogrammen versehenen Computer umfasst. Die von der Abstandsmesseinrichtung 14 und dem Magnetfeldsensor 15 erzeugten Signale können von der Auswerteeinheit in Signale zur Steuerung des Ausgleichswerkzeugs 16 umgewandelt werden. Das Ausgleichswerkzeug 16 verfügt über einen Drehantrieb und ist durch einen steuerbaren Vortrieb radial zur Wellenmutter 8 bewegbar. Es ist außerdem mit einer Tasteinrichtung versehen, die der Auswerteeinheit ein Signal übermittelt, sobald das Ausgleichswerkzeug die Oberfläche der Wellenmutter 8 ertastet.
  • Zur Durchführung des Unwuchtausgleichs wird zunächst der Rotor 1 mit Hilfe des Drehantriebs 13 um wenigstens 360° gedreht und mit Hilfe der Abstandsmesseinrichtung 14 und dem Magnetfeldsensor 15 werden Betrag und Richtung einer vorhandenen Exzentrizität der Rotationsfläche 9 der Wellenmutter 8 in Bezug auf die Winkelbezugsmarke des Rotors 1 gemessen und von der Auswerteeinheit verarbeitet. Der auf diese Weise ermittelte Exzentrizitätsvektor e beschreibt die Abweichung der Achse x9 der Rotationsfläche 9 der Wellenmutter 8 von der Rotationsachse x, um die der Rotor in der Aufnahme der Ausgleichsvorrichtung 10 drehbar ist.
  • Das Beispiel in 2 veranschaulicht den Einfluss der Exzentrizität der Rotationsfläche 9 auf den Ausgleichsradius des Ausgleichsorts A. 2 zeigt einen Querschnitt der Wellenmutter 8 in der Ebene für den Unwuchtausgleich. Die in der Unwuchtmessstation für die Berechnung der Ausgleichsmasse angenommene, zur Rotationsachse x zentrale Lage der Rotationsfläche 9 ist in 2 mit 9 x bezeichnet. Bei einer Exzentrizität der Rotationsfläche 9 weicht die zentrale Achse xe der Rotationsfläche 9 von der Rotationsachse x ab. Betrag und Richtung der Abweichung wird durch den Exzentrizitätsvektor e ausgedrückt, Die Position des Ausgleichsorts A auf der Rotationsfläche 9 ist durch den Ausgleichswinkel φ zur Winkelbezugsmarke W bestimmt und hat den nominalen Ausgleichsradius rn zur Achse xe. Infolge der Exzentrizität rotiert der Ausgleichsort aber nicht um die Achse xe, sondern um die Rotationsachse x. Der effektive Ausgleichsradius re kann dadurch vom nominalen Ausgleichsradius rn abweichen. Er kann größer oder kleiner als der nominale Ausgleichsradius rn sein. Im dargestellten Beispiel ist der effektive Ausgleichsradius re größer als der nominale Ausgleichsradius rn. Dies verschlechtert den Unwuchtausgleich und kann durch Änderung der Ausgleichsmasse korrigiert werden. Für den Unwuchtausgleich wird daher von der Auswerteeinheit der Ausgleichsvorrichtung 10 ein Korrekturwert für die zu entfernende Ausgleichsmasse nach dem Verhältnis von re/rn berechnet.
  • Nach Berechnung des Korrekturwerts für die Ausgleichsmasse wird der Rotor 1 mit dem Ausgleichsort in eine Ausgleichsposition zum Ausgleichswerkzeug 16 gedreht und das Ausgleichswerkzeug 16 in eine die Rotationsfläche 9 berührende Nullposition gebracht. Anschließend wird durch einen berechneten Vortrieb des Ausgleichswerkzeugs 16 eine dem Korrekturwert der Ausgleichsmasse entsprechende Masse an Material von der Wellenmutter abgetragen. Der durchgeführte Unwuchtausgleich wird üblicherweise in der Unwuchtmessstation überprüft und falls erforderlich durch erneuten Ausgleich nachgebessert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008025906 A1 [0004]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Ausgleichen einer Unwucht eines Rotors, umfassend die Schritte: a) Um eine Rotationsachse (x) drehbares Aufnehmen des Rotors (1) in einer Unwuchtmessvorrichtung, Bestimmung der Unwucht des Rotors (1) in der Unwuchtmessvorrichtung und Berechnen eines Nominalwerts einer für den Unwuchtausgleich von einem durch einen Ausgleichswinkel (φ) und einen nominalen Ausgleichsradius (rn) definierten Ausgleichsort (A) des Rotors (1) zu entfernende Ausgleichsmasse; b) um die Rotationsachse (x) drehbare Aufnahme des Rotors (1) in einer Ausgleichsvorrichtung (10) zum Ausgleichen der Unwucht; c) Drehen des Rotors (1) in der Ausgleichsvorrichtung (10) und Messen eines Exzentrizitätsvektors (e) einer Rotationsfläche (9) des Rotors (1), die den Ausgleichsort (A) enthält oder ihm benachbart ist, in Bezug auf die Rotationsachse (x); d) Berechnen eines effektiven Ausgleichsradius (re) des Ausgleichsorts (A) aus dem Ausgleichswinkel (φ), dem nominalen Ausgleichsradius (rn) und dem Exzentrizitätsvektor (e); e) Berechnen eines Korrekturwertes für die am Ausgleichsort zu entfernende Ausgleichsmasse aus dem Verhältnis von nominalem Ausgleichsradius (rn) zu effektivem Ausgleichsradius (re) und dem Nominalwert der Ausgleichsmasse; f) Entfernen von Ausgleichsmasse entsprechend dem Korrekturwert durch Abtragen von Material am Ausgleichsort (A) des Rotors (1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizität der Rotationsfläche (9) berührungslos mittels einer Abstandsmesseinrichtung (14) gemessen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) in der Ausgleichsvorrichtung (10) an entgegengesetzten Enden (6, 7) von Zentrierspitzen aufweisenden, drehbaren Halteelementen (11, 12) aufgenommen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) mittels eines steuerbaren Drehantriebs (13) automatisch in eine beliebige Drehwinkelstellung gedreht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Unwuchtausgleich die Lage einer Oberfläche des Ausgleichsorts (A) in Bezug auf Ausgleichswerkzeug (10) ermittelt wird und die ermittelte Lage der Oberfläche als Nullpunkt für die Materialentnahme bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abtragen von Material am Ausgleichsort (A) des Rotors (1) mittels eines als Bohr-, Fräs- oder Schleifvorrichtung ausgebildeten Ausgleichswerkzeugs (16) erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizität einer Rotationsfläche (9) einer einen Teil des Rotors (1) bildenden Wellenmutter (8) gemessen wird und zum Unwuchtausgleich ein Ausgleichsort (A) an der Wellenmutter (8) verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) ein Verdichterrad (4) umfasst und zum Unwuchtausgleich ein Ausgleichsort an dem Verdichterrad (4) verwendet wird.
  9. Ausgleichsvorrichtung (10) zum Ausgleichen einer Unwucht eines Rotors (1) mit einer Aufnahme zur drehbaren Lagerung des Rotors (1) um eine Rotationsachse (x), einem Sensor zur Erfassung einer eine Drehwinkelstellung des Rotors kennzeichnenden Markierung, einem zu einem Abtragen von Material von dem Rotor eingerichteten, steuerbaren Ausgleichswerkzeug (16), gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Exzentrizitätsvektor (e) einer Rotationsfläche (9) des Rotors (1), die den Ausgleichsort (A) enthält oder ihm benachbart ist, in Bezug auf die Rotationsachse (x) zu messen und eine Einrichtung zum Berechnen eines aus der Exzentrizität der Rotationsfläche (9) resultierenden, effektiven Ausgleichsradius (re) des Ausgleichsorts (A) und eines Korrekturwertes für die am Ausgleichsort (A) zu entfernende Ausgleichsmasse.
  10. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in einem Grundabstand von der Rotationsfläche (9) angeordnete, berührungslos messende Abstandsmesseinrichtung (14) aufweist.
  11. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen steuerbaren Drehantrieb (13), durch den der Rotor (1) um wenigstens 360° in beliebige Drehwinkelstellungen drehbar ist.
  12. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme mit Zentrierspitzen versehene, drehbare Halteelemente (11, 12) aufweist.
  13. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Erfassung einer Drehwinkelstellung des Rotors (1) ein Magnetfeldsensor (15) ist.
  14. Ausgleichsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichswerkzeug (16) eine Bohr-, Fräs- oder Schleifvorrichtung ist.
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